水闸的制作方法

本发明涉及一种水闸。

洪水(例如由于增加的降雨)会对财产、基础设施和经济造成广泛的破坏。除了已有的排水系统之外，水闸(或者说防洪屏障)是防止洪水进入基础设施(例如建筑物或地下停车场)的有效措施。特别地，在发生洪水的过程中，将形式为板的水闸竖起来形成障碍物，以防止洪水侵入基础设施中。例如，在pct/sg2010/000376中描述了一种水闸，它使用气动撑杆来施加力，以使水闸板从打开位置运动到关闭位置。特别地，该气动撑杆施加足够大的力，以将板(该板通常十分重)升起并保持在位。

然而，在水闸的使用过程中，它们会产生安全风险，尤其是在诸如建筑物火灾等的紧急情况中。在此类情形中，竖起的水闸板会堵住建筑物的出口，并阻碍疏散过程。

因此，需要提供一种改进的水闸，以解决上述关切。

技术实现要素：

总的来说，本发明提出一种水闸，该水闸带有多个可伸出构件，用于使水闸板从关闭位置向着打开位置运动，并且可操作该可伸出构件中的至少一个而使之失效，从而在闭合该板的过程中使由可伸出构件施加于该板的力减小。这就使得可以仅需要小得多的力来将水闸板从打开位置关闭，且因此允许基础设施中的人们可以得到通向外部的通路，特别是在紧急情况下。

特别地，在本发明的一个方面，提供了一种水闸，该水闸具有被构造成能够在打开位置和关闭位置之间运动的板，其中，在打开位置(典型地但并不是必需地在使用时为垂直的或者基本垂直的)，该板形成对洪水的障碍物。该水闸还具有：第一和第二可伸出构件，第一和第二可伸出构件联接于板以施加力，使板从关闭位置绕至少一个铰链朝着打开位置运动；以及失效机构，该失效机构能操作成在板从关闭位置向打开位置运动时使第一可伸出构件失效，由此在板从打开位置朝关闭位置运动时减少由第一可伸出构件施加在板上的力。这是有利的，因为只需要较小的力来克服由可伸出构件施加的力，这些可伸出构件是在需要关闭板时(即，使板从打开位置朝着关闭位置运动)压靠于该板。例如，这允许建筑物中的居住人容易地且方便地人工关闭板，由此在紧急情况中提供用于疏散的出口。进一步地，可人工操作(打开和关闭)水闸板，无需任何动力供应，而在暴雨或洪水期间，该动力供应会被切断。

在一个实施例中，失效机构能操作成致使第一可伸出构件停止在使板从打开位置向着关闭位置运动时对板施加的力(与将力减小相比较)。例如，失效机构工作，以使第一可伸出构件从板脱开。例如，如果第一可伸出构件为气动撑杆，则失效机构可被构造成使气动撑杆的附接于板的一端从该板分离。

在一个实施例中，当板被升到关闭位置和打开位置之间的预定位置时，失效机构使第一可伸出构件从板脱开。该预定位置可邻近于打开位置，比如离开打开位置小于10度或5度的位置。例如，板曾被升高到离地面多达85度的位置(当水闸是安装在大致水平地面的区域中时)。在该情况中，例如一旦第一可伸出构件与板的附连被失效机构所释放，则简单地通过使第一可伸出构件在重力作用下落到地面区域或水闸的框架附近，可使第一可伸出构件从板脱开。

在一个实施例中，水闸可具有多个第一可伸出构件。例如，两个气动撑杆可关于第二可伸出构件对称地布置在板上。当两个气动撑杆从板脱开时，这允许对施加在板上的力的减小可容易地得到平衡(如果它们在脱开之前对板施加相同大小的力)。

较佳地，水闸进一步包括布置于板的安全机构，以减小板从打开位置向关闭位置运动的速度。这防止板(该板通常十分重)的任何突然关闭，并且其结果是减小对人的潜在伤害的风险。例如，这将防止如果板意外地和/或突然地关闭的话，站在水闸附近的人(特别是那些在水闸底部框架附近的人，比如在板处于关闭位置时在框架的远离铰链的边缘附近)受到挤压。

在一个实施例中，安全机构包括第三可伸出构件，该第三可伸出构件能被操作成使其被激励，以在板朝着关闭位置运动时对板施加力。例如，第三可伸出构件可包括气动撑杆，该气动撑杆具有第一端和第二端，第一端附连于板，第二端在板朝着关闭位置运动时与卡子相接触。

在一个实施例中，可操作该安全机构以对板施加力，从而将板支承在中间位置处。例如，当气动撑杆被激励(例如被压缩在板和卡子之间)时，在板完全关闭之前，由该气动撑杆对板的前表面施加力，由此将板保持在位。随后可通过人工地施加力(例如在一个成人站立到板上时借助他/她的体重)将板完全关闭。这确保板是由两步的动作来关闭的，以进一步减少由板的关闭被意外地启动所引起的受伤和/或伤害的风险。重要的是，这补偿了任何的安全关切，而该安全关切会由于为启动对板的关闭所需要的力的量的减少而产生。

附图说明

关于说明了本发明的可能的实施例的附图将便于进一步描述本发明。本发明的其它实施例是可能的，且因此，附图的细节不应被理解为取代了本发明的上文描述的一般概念。

图1(a)和图1(b)是根据一种实施例的分别处于关闭状态和打开状态(即水闸板竖立时)的水闸立体图。

图2(a)是处于打开状态的水闸的俯视图。

图2(b)是沿图2(a)的轴线c-c的处于打开状态的水闸的截面图。

图3(a)是处于关闭状态的水闸的俯视图。

图3(b)是沿图2(a)的轴线a-a的处于关闭状态的水闸的截面图。

图3(c)是沿图2(a)的轴线c-c的处于关闭状态的水闸的截面图。

图4(a)和图4(b)是水闸的截面图，示出了分别从图2(b)的轴线d-d和图2(a)的轴线c-c看到的使水闸的第一可伸出构件失效的步骤。

图4(c)是图4(a)所示水闸的立体图。

图5示出了刚好在使第一可伸出构件失效的步骤之后的水闸的第一可伸出构件。

图6示出了根据一种实施例的水闸，该水闸在如图4(a)和4(b)中所示的使第一可伸出构件失效的步骤之后被上升到打开位置。

图7(a)、图7(b)、图7(c)和图7(d)示出了根据本发明的指示标识，当水闸板处于打开位置时，该指示标识露出。

图8是当板正朝着关闭位置运动时的沿图2(a)的轴线c-c的水闸的截面图。

图9(a)和图9(b)为沿图6中的轴线x-x的水闸的剖切图，板正从中间位置(图9(a))朝着关闭位置(图9(b))运动。

图10(a)和图10(b)是根据一种实施例的分别处于关闭状态和打开状态的水闸系统的俯视图。

图10(c)是图10(b)的部分c的放大图。

图11(a)和图11(b)是水闸系统的立体图，示出了从图10(a)的轴线a-a看到的使水闸系统的第一可伸出构件失效的步骤。

图12是处于关闭状态的水闸系统的后视轴测图。

图13(a)和图13(b)分别是处于(a)完全竖立位置和关闭位置之间的预定位置和(b)完全竖立位置中的水闸的立体图。

图14(a)和图14(b)是处于(a)中间位置和(b)关闭位置的水闸的立体图。

图14(c)是沿图14(a)中的轴线y-y的水闸的剖切图。

具体实施方式

图1(a)和1(b)示出了水闸100，该水闸100安装在建筑物入口处，用于防止洪水进入。在该实例中，建筑物入口设有固定的玻璃墙或砖石墙1，至少有门扉1a可绕墙1枢转。图1(a)显示水闸100处于关闭位置，在该关闭位置处，水闸100与建筑物的地面或地板2齐平，以在正常使用期间用作行人的畅通的通道。图1(b)显示水闸100处于打开位置，在该打开位置处，水闸100的板102竖起(例如完全竖立到垂直位置)，由此形成抵挡洪水侵入的屏障。板102可以是水泥的、砖石的或地板垫制成品。

参照图2(a)-(b)和图3(a)-(c)，水闸100包括气动撑杆110、120，用于使板102在打开位置和关闭位置之间绕铰链104(例如sus304铰链)运动。两个气动撑杆110分别邻近于板102的两个相对的侧边缘102a、102b配置，从而在板的边缘102a、102b附近施加力。密封元件103设置在板102的边缘102a、102b处，该密封元件103沿边缘102a、102b延伸，从而使板102密封接触于与板102的边缘102a、102b紧密相邻的相应物体(相邻的水闸的板的边缘)。在这一实例中，当处于竖立位置时，板102与门扉1a的光滑翅片(或墙或门框的边缘)形成不透水密封。密封元件103b(图4(c)和图9(a)和9(b))可设置在水闸板的其它部分处，比如沿着板102的板102所围绕枢转的边缘及其相对边缘(即板的远离铰链且平行于铰链轴线的边缘)。附加的密封元件103c(见图14(c))可设置在底部框架106的一部分或全部上，以保持水闸100和安装位置之间的防水性。在以上实例中，密封元件103a、103b、103c是可硫化的波纹式三元乙丙橡胶(epdm)密封件。另一个气动撑杆120布置于板120，以沿着板102的中心线施加力。每一个气动撑杆是一组细长部件(通常是两个部件)，该组细长部件可在压缩构造和伸出构造之间相对滑动(例如，通过伸缩运动)。气动撑杆包括一定量的被捕获的气体，该气体被压缩在压缩构造中，并将气动撑杆推向伸出构造，如在pct/sg2010/000376中所描述的，该文献整体结合于此作为参考。

每个气动撑杆110、120被构造成使板102从关闭位置运动至打开位置。每个气动撑杆110包括呈活塞形式的第一部分和呈气缸形式的第二部分。气缸充填有气体，而活塞可在气缸内运动。当板102被锁定在关闭位置时，每个气动撑杆110、120处于最小长度，而每个气动撑杆的气缸中的气体被压缩或被激励。该压力产生施加于被关闭的面板102的力。板102可由诸如电磁(em)锁的锁定构件4锁定在关闭位置中。例如，em锁4被构造成可在锁定状态和解锁状态之间切换，从而当em锁4被致动时，em锁将板102锁定在关闭位置中，而当em锁失效或被释放，则作为由气动撑杆10、120所施加的力的结果，板102朝着打开位置运动。可使用多于一个的锁定构件。

当水闸被打开时，板102被解锁，并且气动撑杆110、120对板102施加力，以推抵板102，由此使板102朝着打开位置运动。在该实例中，气动撑杆的两个相对端分别联接于板102和地面(经由水闸100的底部框架106)。底部框架106可为铝的底部框架。由底部框架106所限定的内部空间可包括水泥填充料。由每个气动撑杆110、120所施加的力的所需大小取决于板的重量。换言之，较重的板(通常较为坚固，以承受更高重量的交通工具，例如在水闸100要安装在地下车库的入口处时)通常需要由气动撑杆102施加较大的力来使板102运动。

在一些实施例中，设置可转动的驱动件105(例如管状驱动件)来帮助板102从打开位置到关闭位置的运动。在一个实施例中，可转动的驱动件105安装在板102的一个边缘处，并且通过绳索109连接到底部框架106。在使用中，随着可转动的驱动件105转动，由于经由绳索109所施加的力，板朝着关闭位置运动。可转动的驱动件105可为电动动力。要注意的是，可转动的驱动件105是可选的，而不是必要的。用于水闸的一种可转动的驱动件在pct/sg2010/000376中有所描述，该文献整体结合于此作为参考。参照图4(a)-4(c),当气动撑杆110、120使板102朝着打开位置运动时，失效机构启动，以使气动撑杆110的每一个的一端从板102断开，由此造成气动撑杆110停止对板102施加力。在该特定的实例中，失效机构是在板102已被升至预定位置时启动的，该预定位置例如是离水平大约80-85度(如图4(c)所示)。这可以是例如通过设置由弹簧张紧的提取器销来执行的，该提取器销在板102被升至预定位置时自动抽离，由此使气动撑杆110的一端从板102断开，如在以下所解释的。

如在图4(a)和4(c)的放大图中所示的，气动撑杆叉销110a安装在板上，用于平行于铰链的长度方向的运动。气动撑杆叉销110a由压缩弹簧111抵靠提取壳体113偏置到延伸位置，该提取壳体113附连于板102，在该延伸位置中，这些叉销延伸通过附连于板的支架中的相应引导槽110c，并进入气动撑杆110的上端处的孔(例如气动撑杆叉)，从而将板102连接到气动撑杆110的上端(图4(a)的细节部b)。但是，当附连于该气动撑杆叉销的线绳108a被拉动时，它们自动地缩回，以释放气动撑杆110和板102之间的接合(图4(a)的细节部a)。气动撑杆叉销110a和线绳118a可通过扣环(snaplink)相连。线绳108a可以是被构造成承受用于使气动撑杆叉销缩回的力而又不会断裂的任意类型的线绳，例如，线绳108a可以是4mm直径的不锈钢丝绳索(例如m4sus304型绳索)。如图4(c)所示，线绳108a的一端附连于气动撑杆叉销110a，而另一端联接到底部框架106或联接到地面，该联接可选地经由引导件108b(比如引导杆)，该引导件用于引导该线绳108a。因此，当板102从关闭位置上升时，线绳108a随着板和地面之间的距离增加而开始经受张紧力，这导致气动撑杆叉销110a从槽110c缩回，气动撑杆110则是通过该槽110c而与板102接合(或附连于板)。因此，当板102升高至打开位置和关闭位置之间的预定位置时，失效机构可致使气动撑杆110从板102脱开。这可例如通过调整线绳108a的长度和/或弹性来实现。可设置控制机构115(比如索具锻模和终端(riggingswageandterminal))来调节线绳108a的长度。在该实例中，线绳108a被构造成沿着与板102平行(并且也平行于板102的边缘)的方向、而不是沿着使气动撑杆销110a与地面直接连接的方向来牵拉气动撑杆销110a。这可通过在将线绳108a连接于地面之前穿过板102上的连接部件107而使线绳108a改向来实现。连接部件107可相对于板102定位在任何位置，以对线绳108a的拉力进行改向，从而有助于对失效机构108的容易且有效的操作。在该实例中，连接元件107为辊子(或滑轮)，其附连于板102。辊子被定位成使线绳108a的两段分别定位在辊子的两侧，并彼此正交。

如图5中所示，一旦气动撑杆叉销110a被牵拉而释放气动撑杆110与板102的附连，气动撑杆110落向地面(例如在此情况下落入底部框架106)。换言之，气动撑杆110停止对板102施加力。板102继续由气动撑杆120升至完全竖立位置并被保持在该完全竖立位置(比如竖直或基本竖直)。由于继续使板102从预定位置升至打开位置所需的力通常远小于将板102从关闭位置升至预定位置所需的力，因此气动撑杆120自身所需的力足够了。因此有可能仅依靠气动撑杆120(而不是全部三个气动撑杆110、120)来继续将板升至打开位置(如图6中所示)。在该实例中，气动撑杆120被构造成施加比每个气动撑杆110要小的量的力。

或者，失效机构可被构造成在板102被升至完全竖立的位置时(例如垂直或基本垂直)被致动，以使每个气动撑杆110的一端从板102断开。在该情形中，在断开时，气动撑杆110可以是自动落入底部框架106或地面，或者可以不是自动的。无论如何，在之后的对板102的关闭过程中，气动撑杆110将停止对板施加力，因为该气动撑杆的端部已经断开。在一个实施例中，气动撑杆110在板102被向前推时在重力作用下落入底部框架。

板102可被构造成，在板102处于打开位置时，露出用于关闭板102的指示标识。这在图1(b)和图7(a)-7(d)中示出，其中，板的背离撑杆110的表面(“外”表面)设置有翼片135。当板处于下降的位置时，翼片135位于板的外表面的平面上，且平贴于标记136，但是当板被升至打开位置时，翼片135在重力作用下向前折叠，以露出标记136。

为了在疏散过程中启动对板102的关闭，可以人工地向前推板102。由于气动撑杆110已从板102脱开(因此停止对板施加任何力)，为了关闭板102而克服气动撑杆的力所需的人力将小得多。在一个实施例中，对于1.0m×1.0m的水闸板，当该水闸板的重量为179kg时，将水闸板1a朝着关闭位置推的向前的力仅为235n(即24kg的重量)，而将水闸板102从正常的待用位置(即关闭位置)打开的力为2938n。因此，在需要对公众场合进行疏散的紧急情况中，占据公共场合和/或建筑的人能够容易地用人工来推倒水闸板102。一旦板102别推动而偏离打开位置，板的重量将逐渐接手来抵消由气动撑杆120所施加的力，从而继续使板朝着关闭位置运动。

将板102关闭的另一种方法使其返回到图4(a)的放大图b所示的状态。即，板被关闭到比预定位置低的位置。然后，使用气动撑杆叉销将气动撑杆110的自由端再次附接到板102。然后，板下降到关闭位置。做到这一点需要比之前段落中所述的第一种关闭板的方法要大得多的力，但是可使水闸100准备好在需要时再次部署。

在一个实施例中，水闸100包括附加的气动撑杆130，用于减小板102从打开位置向关闭位置运动的速度。气动撑杆130相对于水闸110被构造成，当板102处于打开位置时该气动撑杆失效(即不对板102施加力)，而在板102朝着关闭位置运动时被启动(或被激励)。在该实施例中，气动撑杆130具有第一端103a和第二端130b，第一端130a附连于板102。气动撑杆的尺寸被设定成，使得当气动撑杆130处于其完全延伸的状态时，第二端130b在板处于打开位置时(图4、5和6)保持没有任何的抵接。图9(a)和9(b)是沿图6中的轴线x-x的水闸的剖切图，此时板102朝着关闭位置运动。气动撑杆130被布置于板102，使得它变得激励成将板102支承在打开位置和关闭位置之间的中间位置处(如图8所示，其中气动撑杆120未被示出)。在该情形中，气动撑杆130被构造成与卡子140相接触，由此在被压缩于板102和卡子140之间时对板102施加力，卡子140被构造成抵接气动撑杆130的第二端130b。在该特定实例中，气动撑杆130被构造成对板102的前表面(即内表面)施加力，从而阻止板102由于板102的重量而继续朝着关闭位置运动。例如，板102的与铰链104相对的边缘被保持在地板水平高度的上方约300mm处。当对板102施加附加的外部力以克服由气动撑杆130施加的力时，板102从中间位置向关闭位置运动，并且由之前已经讨论过的锁定构件保持在锁定状态。该附加的外部力可通过一个或多个成人(例如，由被疏散人员)踩到板102上来提供。一旦板102处于锁定状态，建筑物中的其他人员可以安全地经该畅通的通道疏散。有利地，气动撑杆130不仅是在关闭板102的过程中被用作安全机构，而且也有助于初始地将板102从关闭位置向打开位置提升。这减小了需要来自气动撑杆110、120的力。例如，当使用不可转动的驱动件来关闭板时，这将有助于人工地打开该板。此外，既然气动撑杆130在最初关闭板102的过程中保持失效，它有助于减小为了启动对板102的关闭所需的用来推动板102的人工力。

图10-12示出了根据另一实施例的水闸系统10。水闸系统10包括多个水闸100、200，这些水闸串联布置，从而当水闸系统启动时，各个水闸板102、202竖立起来以形成防止洪水侵入的连续障碍物。第一水闸100与在先前的实施例中所述的水闸100相同。在该实施例中，第一水闸100被设置在两个第二水闸200之间，这两个第二水闸分别与建筑物入口的两个相对侧壁12相邻。类似于水闸100，两个第二水闸200中的每一个具有与板的两个相对侧边缘202a、202b相邻设置的两个气动撑杆210，从而在板的边缘202a、202b附近施加力。两个第二水闸200中的每个类似地具有附加的气动撑杆220，该气动撑杆220布置于板，以沿着板202的中心线施加力。在另一实施例中，多个水闸100、200的布置不是线性的，即，这些水闸可以不是朝着相同的或平行的方向定向的。在该情形中，水闸板在竖立着的时候处于不同的垂直平面中，彼此成角度，同时仍形成抵挡洪水的连续障碍物。第二水闸200不同于第一水闸100之处在于，第二水闸200没有用来在板朝着关闭位置运动时使气动撑杆从水闸200脱开并致使气动撑杆停止对板施力的失效机构。类似于水闸100，密封元件103、203设置在边缘处，密封元件沿着板102、202的边缘延伸，且为密封接触，以保持不透水性(图10(c))。在该实例中，密封元件103为可硫化的波纹式epdm密封件。

图11(a)和图11(b)是水闸系统的立体图，示出了使水闸100的气动撑杆110失效的步骤。特别地，图11(a)中的气动撑杆叉销110a延伸通过板102上的气动撑杆叉和支架，以保持气动撑杆110和板102之间的附接。当板102如图11(b)所示被进一步朝着打开位置升起时，气动撑杆叉销110a缩回，以释放气动撑杆110和板102之间的接合。

如图13(a)-13(b)中所示，在使用中，当传感器150由于在建筑物入口前的水位上升(或者由于在位于建筑物入口外的排水口排水)而启动，听觉和/或视觉警报系统160将被触发，以向公众播出水闸即将启动的警告消息。水闸系统10随后将被打开，以形成抵挡洪水侵入的障碍物。传感器150可为导电水位传感器。可使用其他类型的传感器，这些传感器对于本领域技术人员来说是已知的。如之前所描述的，用于水闸100的失效机构在板102被升至预定位置时致动，以将每个气动撑杆110的一端断开，由此使气动撑杆110停止对板102施加力。板102继续由气动撑杆120升至完全竖立位置并被保持在该完全竖立位置(比如竖直或基本竖直)。在另一方面，水闸200由三个气动撑杆210、220升至完全竖立位置并被保持在该完全竖立位置(例如竖直或基本竖直的位置)。

如图14(a)-(c)所示，在疏散过程中，水闸100的板102被人工地向前推，以使板102朝着关闭位置运动。这形成供建筑物中的人员从建筑物疏散的畅通通道。特别地，当被疏散人员接近水闸系统10的水闸100时，他/她施加大约235n(24kg的重量)的推力，以启动对板102的关闭操作。随后，板102将从打开位置向关闭位置运动，同时在中间位置暂停。当被疏散人员踩到板102之上/上方时，板102完全关闭，并在该被疏散人员(以及任何之后的被疏散人员)继续疏散时保持在锁定状态(图14(b))。

虽然已在该附图和前述说明书中详细地图示并描述了本发明，但是这些图示和说明书应考虑为说明性的或者是示例性的，而不是限制性的。本领域技术人员在实施所要求保护的发明时也可理解并实现对所公开的实施例的其他变型。

例如，当水闸100处于打开位置时，板102不必为精确地竖直或基本上竖直的。

对于另一实例，失效机构可被构造成使配置在板的中央的气动撑杆120(而不是气动撑杆110)失效。每个气动撑杆110、120可被构造成对板施加不同的力。

还可能的是，将气动撑杆110实施成例如类似于气动撑杆130，这是通过将气动撑杆相对于水闸100布置成当板102被升至预定位置时，将气动撑杆的抵接着地面或底部框架的端部提起，从而停止对板施加力。在该情形中，气动撑杆自身以及其相对于板和地面的布置相互协作，以作为失效机构来工作。因此，气动撑杆110还可起到水闸的安全机构的作用，用于在关闭板的过程中防止伤害。

对于另一实例，水闸系统10包括多个水闸100(例如在以上所述的实施例之一中使用水闸100来替代水闸200)。